水泥回轉窯大小齒輪傳動故障分析和處理

孫東霞，王云亭，王斌章，張立國

2007年，西部環(huán)保有限公司建設了一條年產30萬噸電石法PVC生產線，每年產生電石廢渣干基約50萬噸。這些電石渣堆積在廠區(qū)附近，極易污染環(huán)境。為減輕環(huán)保處置的壓力，2011年，我公司決定新建一條新型干法水泥生產線，利用PVC生產線產生的電石廢渣來生產水泥，年產水泥熟料75萬噸、水泥120萬噸。

該水泥生產線配置的回轉窯為?4m×60m三檔支撐的回轉窯，2014年初建成投產。該窯在初期安裝時，大小齒輪傳動系統(tǒng)存在一定的隱蔽缺陷。投產后發(fā)現(xiàn)回轉窯傳動小齒輪座振動偏大，2015年5月，發(fā)現(xiàn)小齒輪底座二次灌漿層有一條明顯的貫穿性裂紋，初步判斷系小齒輪底座松動產生振動所致。經公司技術人員現(xiàn)場檢查后研究分析認為，回轉窯小齒輪底座4只M42地腳螺栓對小齒輪底座的緊固強度不夠，導致小齒輪的底座和下部墊鐵產生輕微的松動，運轉中大、小齒輪嚙合間隙不穩(wěn)定，大齒輪的齒面疲勞點蝕加快，出現(xiàn)臺階，直接影響了大齒圈的使用壽命，極大威脅設備的安全運行，必須采取措施消除該故障隱患。

?4m×60m回轉窯的大、小齒輪基本參數(shù)：

回轉窯小齒輪參數(shù)：齒數(shù)Z1=29個，模數(shù)M=28，齒寬B1=60mm，頂圓d1=?868mm。

回轉窯大齒輪參數(shù)：齒數(shù)Z2=224個，模數(shù)M=28，齒寬B2=60mm，頂圓d2=?6 328mm。

1 回轉窯大、小齒輪傳動存在的問題

大修實施前，對回轉窯大、小齒輪嚙合面作了全面檢測，對存在的問題整理如下：

（1）回轉窯的大齒輪嚙合面磨損嚴重，有臺階和疲勞點蝕狀況。

（2）小齒輪底座的振動值通常在7.2～8.2mm/s，最大振動值為12.5mm/s，見表1。

（3）回轉窯小齒輪底座晃動明顯，局部混凝土的基礎有輕微裂紋。

（4）回轉窯的小齒輪座存在相對退出現(xiàn)象，疑似小齒輪位置向外側移動。

2015年9月，針對以上情況，公司決定對回轉窯大、小齒輪傳動異常進行處理。為確保本次檢修成功，公司對故障原因進行了詳細分析，制訂了詳細的處理方案。

2 回轉窯大、小齒輪傳動異常的原因分析

（1）回轉窯運行中，小齒輪底座處振動偏大，與大、小齒輪的局部間隙偏小有關。

（2）回轉窯大齒輪的齒面臺階和毛邊造成齒輪嚙合時，間隙和嚙合位置等有變化，導致運行的振動加大。

（3）回轉窯的小齒輪軸承座的軸承間隙偏大，導致齒輪嚙合間隙和位置變化。

（4）回轉窯大齒輪彈簧板螺栓和接口螺栓有局部松動，導致大齒輪形狀的不穩(wěn)定變化。

（5）回轉窯小齒輪底座及小齒輪的地腳螺栓有松動，導致齒輪嚙合的振動進一步加大。

（6）回轉窯兩側的兩個小齒輪的獨立底座，設計的基礎強度不夠，導致基礎地腳處混凝土有開裂的情況。

（7）回轉窯大、小齒輪加工制造時的尺寸等參數(shù)，存在加工精度的偏差，需要在線跑合。

（8）由于正值夏季，氣溫偏高，潤滑油粘度偏低，齒面油膜形成效果不好。

3 回轉窯大、小齒輪傳動異常的處理方法和步驟

（1）拆除回轉窯大齒輪輔助裝置，用防雨篷布覆蓋，保護大齒輪，防止大、小齒輪受外界粉塵、雨水等影響。

（2）檢查緊固回轉窯大齒輪的接口法蘭、定位螺栓、彈簧板螺栓等相關緊固件；清洗回轉窯大、小齒輪齒面及兩側節(jié)圓處的油污；用液壓扳手檢查、緊固回轉窯大齒輪接口螺栓，檢查緊固回轉窯大齒輪上彈簧板聯(lián)接螺栓，檢查緊固回轉窯筒體上彈簧板聯(lián)接螺栓；測量回轉窯大齒輪接口間隙，塞薄尺測量，并再次緊固。

（3）檢查回轉窯大齒輪處筒體的變形情況。距大齒輪中心南約700mm處，窯筒體圓跳動檢查數(shù)據(jù)記錄見表2。經分析，筒體變形在許可的范圍內，運轉中需關注局部高點位置的齒輪接觸情況。

（4）調整回轉窯小齒輪，向內平移1.5mm，同時調整找正傳動裝置。

（5）處理回轉窯大、小齒輪的齒面、齒頂?shù)呐_階和毛邊問題。回轉窯大齒輪嚙合面磨損較重，有拉傷痕，靠右側約40～60mm寬度內點蝕、剝落較重，有兩處臺階，一處是齒根部臺階，一處是齒頂部小臺階，臺階高度2～2.5mm，節(jié)圓處嚙合面凹下。小齒輪齒面相對較好，無嚴重點蝕拉毛現(xiàn)象，也有同樣的臺階。處理方法及步驟如下：

a打磨齒輪根部臺階，并圓弧過渡；打磨齒頂部小臺階，高度約 15～20mm，頂部磨削量約 0.6～1mm，直到無明顯的臺階為止。打磨完成后，涂紅彤粉慢轉，并用打印紙和透明膠帶壓印，顯示記錄嚙合情況，此時檢查的接觸率約為40%～50%，嚙合表面有兩條線，見圖1。加研磨劑跑合，接觸面逐漸增大，負載后接觸面還會有所加大。

表1 回轉窯大、小齒輪傳動檢修前小齒輪底座的振動測量數(shù)據(jù)

表2 回轉窯大齒輪處筒體圓跳動檢查數(shù)據(jù)記錄

圖1 齒輪嚙合情況

b打磨要求：采用逐步打磨的方法，禁止過度打磨，嚙合表面過渡要光滑，開機后利用磨合劑磨合或利用跑合用的潤滑油磨合，使其逐步趨于正常嚙合，同時采用仿形樣塊刮研檢查和驗收。

（6）檢查回轉窯大、小齒輪的嚙合情況，調整回轉窯小齒輪。以涂紅或其他方便的方法進行檢查，視情況繼續(xù)打磨齒面（光亮點需繼續(xù)打磨），直至齒面的接觸率滿足要求為止。

（7）若在回轉窯大、小齒輪磨合過程中，發(fā)現(xiàn)部分齒面仍然存在局部接觸亮點，應再次適當打磨，之后繼續(xù)觀察處理。

（8）檢查小齒輪軸承，測量軸承間隙，側間隙在8～12μm屬于正常范圍。

（9）回裝、調整、檢查回轉窯的加油系統(tǒng)，注意清理廢油和磨合劑，以保證了解到磨合的真實情況，同時防止過度跑合而損傷齒面。

（10）回轉窯小齒輪底座整體聯(lián)合加固處理：在原地腳螺栓邊緣處80～100mm的位置，分別用水鉆鉆4個?63mm深度500mm的孔，用于安裝新增地腳螺栓，然后配制巧固快化學植筋膠。按照技術要求，將巧固快化學植筋膠A、B膠料調配好，為放入新的地腳螺栓做準備。緊接著，將巧固快化學植筋膠灌入?63mm的孔內，同時將M42×800的地腳螺栓垂直埋入孔內，并保持上部適當固定。螺栓放入后，巧固快化學植筋膠需要固化16h，此時不能隨意抽動或者拔出。新增地腳螺栓固化后，用液壓扳手緊固新增加的螺栓，壓緊加固壓板，實現(xiàn)全體加固。

4 回轉窯大、小齒輪傳動大修后的效果

回轉窯大、小齒輪傳動大修于2015年9月15日結束，9月18日投料。運轉后齒輪嚙合面的接觸情況見圖2。2015年10月8日～26日期間進行了多次監(jiān)測?；剞D窯大、小齒輪傳動檢修后，小齒輪底座的振動測量數(shù)據(jù)見表3。

由表1、表3對比可以看出，小齒輪底座的振動值比檢修前有較大改善，到2015年11月，齒輪底座振動一直保持在3～4mm/s，取得了明顯的效果。

圖2 運轉后齒輪嚙合面的接觸情況

表3 回轉窯大、小齒輪傳動檢修后，小齒輪底座的振動測量數(shù)據(jù)

大修后回轉窯大、小齒輪嚙合情況及磨損量的測試如下：

（1）大、小齒輪嚙合的頂隙

南側=11.5mm 北側=11.3mm

（2）大、小齒輪嚙合的側隙

南側=2.5mm 北側=3.3mm

（3）大、小齒輪的齒面嚙合面積的測量和計算

a小齒輪平均接觸面積A×B（間隙測量，選代表性平均）

b大齒輪磨損量測量（分度圓處）A=0.32mm

c小齒輪磨損測量（分度圓處）A=0.12mm

5 結語

（1）回轉窯大、小齒輪傳動大修后，大、小齒輪的嚙合參數(shù)大有改觀，接觸率有所增加，回轉窯的大、小齒輪傳動系統(tǒng)整體振動較小，回轉窯運轉相對更加平穩(wěn)。

（2）本次回轉窯大、小齒輪的大修工作，使我們對大、小齒輪在熱態(tài)和冷態(tài)下的不同嚙合情況有了進一步了解，為今后更好地操作和維護回轉窯提供了依據(jù)。■